Sposób rozciagania i obróbki cieplnej przedzy z polimerów kondensacyjnych Przedmiotem wynalazku jest- sposób rozciagania i obróbki cieplnej przedzy z polimerów konden¬ sacyjnych, zwlaszcza przedzy poliestrowej i polia¬ midowej.Syntetyczna przedza z polimerów kondensacyj¬ nych wymaga w róznych etapach procesu jej wy¬ twarzania obróbki cieplnej lub rozciagania lub obu tych operacji jednoczesnie.Znany jest szereg sposobów takiej obróbki.Na przyklad znany jest sposób, w którym sto¬ suje sie obróbke cieplna rozciagnietej i skreconej przedzy z aromatycznych poliestrów przepuszcza¬ jac ja przez ogrzana kapiel ciekla, w której prze¬ dza kurczy sie, po czym poddana obróbce ciepl¬ nej przedze rozciaga sie. Stosowanie cieklej ka¬ pieli do obróbki cieplnej przedzy jest jednak nie¬ praktyczne i drogie, zwlaszcza przy duzych pred¬ kosciach, jakie sa pozadane przy wytwarzaniu przedzy.Znany jest równiez sposób, w którym przedze rozciaga sie pomiedzy dwoma ogrzanymi walka¬ mi i ogrzewa sie ja miedzy tymi walkami do tem¬ peratury wyzszej od temperatury pierwszego wal¬ ka, lecz ponizej temperatury stabilizacji, po czym przedze stabilizuje sie cieplnie na drugim walku, ogrzanym do temperatury odpowiedniej do tego celu. Sposobem tym nie mozna jednak uzyskac przedzy o jednakowym wydluzeniu po obróbce cie¬ plnej. Inne znane sposoby proponuja stosowanie ogrzewanych trzpieni rozciagajacych i/lub ogrze- 20 wanych plyt, jednak równiez i tymi sposobami nie otrzymuje sie przedzy o jednakowym wydluzeniu po obróbce cieplnej.Przy dotychczas stosowanym ciaglym procesie rozciagania i obróbki cieplnej, nierozciagnieta prze¬ dza jest podawana do walka zasilajacego. Przedza przechodzi wokól podtrzymujacego ja trzpienia, a nastepnie styka sie z plytka grzejna. Dalej na¬ stepuje rozciaganie przedzy za pomoca walka roz¬ ciagowego, który obraca sie z wieksza predkoscia obwodowa niz walek zasilajacy.Dotychczas stosowane sposoby maja pewne nie¬ korzystne cechy. W szczególnosci przy duzych pred¬ kosciach rozciagania i jezeli titr denier nierozcia- gnietej przedzy jest wysoki, to wymagana jest duza ilosc zwojów wokól goracego trzpienia, w celu dostarczenia przedzy wystarczajacej ilosci cie¬ pla. Jednakze ze wzgledu na tarcie wystepujace na trzpieniu ogranicza sie ilosc zwojów, tworzo¬ nych wokól tego trzpienia. Wystepuje równiez nie¬ korzystna okolicznosc polegajaca na tym, ze tar¬ cie moze byc przyczyna niepozadanych wlasciwos¬ ci przedzy. W szczególnosci punkt przewezenia nie jest staly lecz ma tendencje do wahan, co powo¬ duje powstawanie zgrubien, a to prowadzi do nierównomiernosci przedzy. Wystepuje równiez zu¬ zywanie sie goracego trzpienia, który musi byc wy¬ mieniony w pewnych odstepach czasu. Ponadto, wahania w naprezeniu przedzy w czasie obróbki cieplnej staja sie duze i zaleza od takich czynni- 80 53380 533 3 ków jak wielkosc zuzycia powierzchni plytki grzej¬ nej, stopnia nacisku przesuwajacej sie przedzy na plytke grzejna, oraz warunków powierzchniowych samej przedzy. W wyniku przeprowadzonej w ten sposób obróbki cieplnej, jakosc przedzy jest nie¬ jednolita. Wyeliminowanie tych niekorzystnych cech wymaga duzego trudu, na przyklad wymiany plyt¬ ki grzejnej, zanim zuzycie jej powierzchni stanie sie nadmierne, i sprawowanie scislej kontroli tem¬ peratury jej powierzchni jest mozliwe. Inne spo¬ soby dotychczas stosowane maja na celu zmniej¬ szenie do minimum wahan naprezen w czasie ob¬ róbki cieplnej i polegaja na tym, ze przeprowa¬ dza sie przedze przez strefe lub kapiel z cieplego gazu lub cieczy i bezposrednio ogrzewa sie prze¬ suwajaca sie przedze za pomoca promieni podczer¬ wonych. Metody te sa nieekonomiczne, poniewaz jest bardzo duzy koszt wyposazenia wymaganego do przeprowadzenia jednolitej obróbki cieplnej przy duzej predkosci i przy zaangazowaniu duzej ilosci wrzecion.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu roz¬ ciagania i obróbki cieplnej przedzy, który nie ma wad znanych sposobów i za pomoca którego prze¬ dza z polikondensacyjnych polimerów jest rozcia¬ gnieta i obrobiona cieplnie jednolicie, co umozli¬ wia otrzymanie przedzy dobrej jakosciowo bez zgrubien i równomiernie barwiacej sie, a takze u- mozliwia stosowanie wiekszych predkosci, niz w konwencjonalnych sposobach, przy czym sposób daje sie zrealizowac bez uzycia specjalnego wy¬ posazenia.Cel ten osiagnieto przez to, ze co najmniej os¬ tatni zwój przedzy owinietej dookola walka zasi¬ lajacego dociska sie do tego walka za pomoca wal¬ ka dociskowego obracajacego sie przez styk z wal¬ kiem zasilajacym. Temperatura grzejnika szczelino¬ wego, przez który przeprowadza sie przedze po wyjsciu z ogrzewanego walka zasilajacego wynosi od 100 do 400°C a czas przebywania przedzy w grzejniku wynosi od 0,01 do 0,12 sek. Zaleznosc temperatury grzejnika i czasu przebywania w nim przedzy wyrazona jest nastepujacym wzorem: Y — 1770,8x + 225 Sposób wedlug wynalazku moze byc zastosowa¬ ny na przyklad do przedzy poliestrowej, poliami¬ dowej i poliweglowej, a specjalnie do politerefta- lanu etylenowgeo. Nierozciagniete przedze moga byc otrzymywane przez przedzenie z wlókien cia¬ glych w zwykly sposób, przy czym przedza posia¬ da raczej titr denier ponizej 150. Uksztaltowanie przekroju poprzecznego wlókien przedzy poliestro¬ wej lub innej moze byc kolowe, niekolowe (trój¬ katne), czworokatne, pieciokatne, czy plaskie lub wklesle niekolowe-wklesle. Przedza z wlókien po¬ siadajacych uksztaltowanie przekroju poprzecznego niekolowe lub niekolowo-wklesle rozciagnieta kon¬ wencjonalnym sposobem powoduje powstawanie zgrubien i nierównomiernosci wybarwienia. Zaga¬ dnienie to nie wystepuje w sposobie wedlug wy¬ nalazku.Sposób wedlug wynalazku jest wyjasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie do stosowania sposobu 4 wedlug wynalazku w widoku z boku, fig. 2 — urzadzenie z fig. 1 w widoku z przodu, fig. 3 — grzejnik szczelinowy w przekroju poprzecznym, fig. 4 — grzejnik w przekroju pionowym, fig. 5 — 5 wykres temperatury obróbki cieplnej w funkcji czasu obróbki,fig. 6 — ogrzewany walek zasilaja¬ cy i walek naciskowy w widoku z boku.Na fig. 1 i 2 przedze 2 zasilana z cewki 1 po¬ przez prowadnik 5 podaje sie do walka podaja¬ cego 3 obracajacego sie z okreslona z góry pred¬ koscia i wspólpracujacego z walkiem dociskowym 4. ustawionym w poblizu niego. Przedza 2 nieroz- ciagnieta podawana jest z walka podajacego 3 do cylindrycznego ogrzewanego walka zasilajacego 6, który zamontowany jest nieruchomo na wale ob¬ rotowym (nie pokazanym na rysunku). Walek za¬ silajacy 6 zawiera czlon grzejny (nie pokazany na rysunku), który utrzymuje jego powierzchnie ob¬ wodowa w temperaturze z góry okreslonej. Ob¬ raca sie on z predkoscia obwodowa nieco wyzsza niz predkosc walka podajacego 2 nadajac przedzy wstepne naprezenie. W poblizu ogrzanego walka zasilajacego 6 jest umieszczony walek oddzielajacy 8. Przedza jest owinieta wokól ogrzanego walka zasilajacego 6 i walka oddzielajacego 8 tyle razy ile to jest wymagane, aby ogrzac i zabezpieczyc przed poslizgiem. Swobodnie obracajacy sie walek dociskowy 7 posiada elastyczna powierzchnie ze¬ wnetrzna, która styka sie z powierzchnia ogrzane¬ go walka zasilajacego 6. Walek dociskowy 7 jest obracany przez walek zasilajacy 6. Walek docis¬ kowy 7 jest obracany przez walek zasilajacy 6.Walek dociskowy 7 naciska na poszczególne zwo¬ je przedzy, wlacznie z ostatnim zwojem. Zanim przedza opusci walek zasilajacy, naciskana jest przez walek dociskajacy 7, przy czym moze byc tez tylko naciskany ostatni zwój. Ustala sie w ten sposób punkt przewezenia w punkcie styku dwóch walków. Ponizej ogrzanego walka zasilajacego 6 umieszczony jest grzejnik szczelinowy 9, a ponizej walek rozciagowy 10 i walek oddzielajacy 11. Prze¬ dza jest pociagana z walka zasilajacego przez wa¬ lek rozciagowy 10 i rozciagana oraz obrabiana cie¬ plnie w grzejniku szczelinowym 9. Tak jak po¬ kazano na fig. 1 i 2, grzejnik szczelinowy 9 po¬ siada podluzny korpus i wyposazony jest w meta¬ lowa okladzine ogrzewana na przyklad elektrycz¬ nie i zaopatrzony jest w podluzny przewód lub ka¬ nal otwarty na obydwóch koncach, przez który przechodzi przedza. Kanal posiada szczeline na ca¬ lej jego dlugosci dla ulatwienia przewlekania prze¬ dzy.Na fig. 3i 4 pokazany jest grzejnik szczelinowy IG wykonany w postaci wyzlobionego klocka, po¬ siadajacego wewnetrzny element grzejny 17, który otoczony jest materialem izolacyjnym 12 w posta¬ ci wyzlobionej obudowy 13 zaopatrzonej w pochy¬ le naciecia 14 ulatwiajace wprowadzenie przedzy w zlobek. Zlobek moze posiadac ksztalt U lub V.Przedza biegnie poprzez srodkowa czesc zlobka, nie dotykajac sciany zlobka. Uzycie grzejnika szcze¬ linowego, przez który przebiega przedza, bez sty¬ kania sie ze scinami zlobka, zapobiega wahaniom naprezenia w czasie obróbki cieplnej.Fig. 5 przedstawia wykres czasu i temperatury, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6080 533 5 które moga byc uzyte w sposobie wedlug wyna¬ lazku.Fig. 6 przedstawia w powiekszeniu walek docis¬ kajacy i walek zasilajacy z fig. 1 i 2.Kat a jest zawarty miedzy promieniem laczacym srodek walka zasilajacego 6 z punktem styku z walkiem dociskajacym 7, a promieniem laczacym srodek walka zasilajacego 6 z punktem, w którym przedza opuszcza walek zasilajacy.Kat a wynosi 20°, korzystnie do 3°, co pozwala na unikniecie falowania przedzy wzdluz luku BD lub uszkodzenia przez przedze elastycznej przed¬ niej strony walka dociskajacego.Kiedy kat a wynosi do 3° mozliwe jest zastoso¬ wanie wysokich predkosci, wiekszych niz byly mo¬ zliwe do zastosowania poprzednio oraz otrzymywa¬ nie jednolitego produktu.Sposób wedlug wynalazku pozwala na stosowa¬ nie predkosci wydawania od 50 do 4500 m/min. i stosunku rozciagu od 2 do 6.Wynalazek jest zilustrowany na nastepujacych przykladach.Przyklad I. Urzadzenie pokazane na fig. 1 i 2 bylo zastosowane do wytwarzania wielowlók- nowej polietylenowotereftalanowej przedzy o cal¬ kowitym denier 261 i punkcie przemiany drugiego rzedu (Tg) wynoszacym 68°C.Podgrzewany walek zasilajacy mial srednice 100 mm a przedza miala naprezenie wstepne 0,10 grama/denier, byla nawinieta 7 razy i stykala sie z ogrzanym walkiem w calokwitym czasie 0,775 sek. Grzejnik szczelinowy byl ogrzany do tempe¬ ratury 260°C, szerokosc rowka wynosila 2 mm, a je¬ go dlugosc 300 mm.W oddzielnych przejsciach przedza byla ciagniona przez walek zasilajacy o temperaturach 70°, 80°, 100° i 120°C. (przy rozpietosci punktu przemiany drugiego rzedu od Tg do Tg + 55°C). W kazdym przejsciu uzyskiwano przedze o wiekszej jednoli¬ tosci.Dla porównania przedza byla równiez ciagniona przez walek zasilajacy o temperaturach 65° i 125°C (to jest poza rozpietoscia punktu przemiany dru¬ giego rzedu od Tg do Tg + 55°C) i w obu przej¬ sciach przedza miala mala jednolitosc.Przyklad 2. Przyklad 1 byl powtórzony z tym, ze walek zasilajacy mial temperature 85°C, a stosunek rozciagu wynosil 3,60 a szybkosc prze¬ ciagania wynosila 300 m/min w jednym przejsciu i 600 m/min w innym przejsciu. W obu przejsciach uzyskano przedze o wysokiej jednolitosci.Dla porównania przejscia zostaly powtórzone, przy jednoczesnym zastapieniu grzejnika szczelino¬ wego przez stalowa plyte podgrzewana do tempe¬ ratury 150°C i majaca rzeczywisty styk z przedza o dlugosci 300 mm. W obu przejsciach otrzymano przedze o malej jednolitosci.Przyklad 3. Przyklad 1 byl powtórzony z tym, ze walek zasilajacy mial temperature 85°C, szybkosc przeciagania wynosila 800 m/min. a grzejnik szcze¬ linowy mial dlugosc 400 mm i temperature 240°C.Otrzymano przedze o wysokiej jednolitosci.Dla porównania przejscia te zostaly powtórzo¬ ne z tym, ze grzejnik szczelinowy zostal zastapio- 6 ny przez stalowa plyte podgrzana do temperatury 160°C. Otrzymano przedze o malej jednolitosci.Przyklad 4. Przyklad 1 zostal powtórzony z tym, ze temperatura walka zasilajacego wynosila 5 85°C, szybkosc przeciagania wynosila 600 m/min, a temperatura grzejnika szczelinowego w jednym przejsciu wynosila 260°C a w drugim przejsciu 210°C. W obu przejsciach otrzymano przedze o wy¬ sokiej jednolitosci.Dla porównania powtórzono przejscie przy czym temperatura grzejnika szczelinowego wynosila 260°C, a szybkosc przeciagania wynosila 2300 m/min i 140 m/min dajac czas styku walka z przedza 0,0078 i 0,13 sekund co jest poza zastrzeganym za¬ kresem od 0,01 do 0,12 sek.Podobnie zostalo powtórzone przejscie przy tem¬ peraturze grzejnika szczelinowego wynoszacej 210°C.W tym przypadku predkosc przeciagania wynosza¬ ca 910 i 140 m/ min., dajac czas styku 0,02 i 0,13 sekund, czas styku 0,13 sek. byl poza zakresem 0,01 do 0,12 sekund a czas styku 0,02 sek. i tempera¬ tura 210°C nie spelnialy warunku y — 1770,8x + 225 W koncu przejscie zostalo powtórzone, przy czym temperatura grzejnika szczelinowego wynosila 90°C, a szybkosc przeciagania wynosila 90 m/min. We wszystkich tych przypadkach otrzymano przedze o malej jednolitosci.Przyklad 5. Urzadzenie pokazane na fig. 1 i 2 bylo stosowane do wytwarzania wielowlókno- wej Nylon-6 przedzy zawierajacej 24 wlókna i ma¬ jacej calkowity denier 326. Stosunek rozciagu wy¬ nosil 3,27, temperatura nagrzewanego walka zasi¬ lajacego wynosila 70°C a temperatur agrzejnika szczelinowego wynosila 290°. Dlugosc szczeliny wy¬ nosila 500 mm a jej szerokosc 1,3 mm.W jednym przejsciu szybkosc przeciagania wy¬ nosila 300 m/min. a w drugim 600 m/min. W obu przejsciach otrzymano przedze o wysokiej jednoli¬ tosci.Dla porównania przejscia te • zostaly powtórzone z tym, ze grzejnik szczelinowy zostal zastapiony w jednym przejsciu przez nieogrzany trzpien, a w drugim przez stalowa plyte o temperaturze 175°C majaca styk z przedza na dlugosci 500 mm. W tych przejsciach otrzymano przedze o malej jed¬ nolitosci. PL